Розділення багатокомпонентних газових сумішей
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2024.312418Ключові слова:
циклон, багатокомпонентні суміші, водяна пара, дрібнодисперсні частинки, псевдорозрідження, енергоефективність, ресурсоощадність, екологічна безпекаАнотація
При виробництві гранульованих органо-мінеральних добрив із застосуванням техніки псевдозрідження шляхом зневоднення рідких гетерогенних сумішей як енергоефективної технології, виникає необхідність очистки відпрацьованого теплоносія що містить тверді частинки, пил та значну кількість водяної пари. Тверді частинки розміром до 20 мкм ефективно вловлюються в циклонних апаратах. Для подальшого вловлювання водяної пари та дрібнодисперсних твердих частинок використовується скрубер із додатковим контуром циркуляції води, яка, після досягнення концентрації понад 20 %, відводиться на стадію грануляції. Це призводить до підвищення енерговитрат на виробництво в цілому. Проведення попередньої конденсації водяної пари з викидів, що містять 5-7 % (мас.) води, дозволить зменшити витрати на доочистку викидів та підвищити рівень екологічної безпеки на виробництві.
Для вибору найбільш ефективного способу розділення багатокомпонентних газових дисперсій, що супроводжується зміною їх агрегатного стану, доцільно провести аналіз та систематизацію існуючих наукових розробок. Подібний підхід дозволяє обрати оптимальне рішення для розділення газо-пилового та газо-рідинного потоків в умовах існування великої кількості видів апаратурного оформлення та рівня інноваційності останніх. Крім раціональної конструкції апаратів в проведених дослідженнях велика увага приділялася також питанням енергоефективності, ресурсоощадності та забезпечення стану екологічної безпеки на виробництвах.
За результатами проведеного аналізу запропоновано використання схеми з послідовно встановлених циклонів ЦН-11 та СК‑ЦН‑33. Циклон ЦН-11 пропонується використовувати для попереднього вловлювання високодисперсного пилу, а СК-ЦН-33 для конденсації та вловлювання водяної пари та не вловлених у попереньому циклоні твердих частинок.
Посилання
Ming Guo, Dang Khoi Le, Xun Sun, Joon Yong Yoon. Mulй-objective optimization of а novel vortex finder for performance improvement of cyclone separator. Powder Technology. Vol. 410. 09/2023. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117856
Ming Guo, Нао Xue, Jian Pang, Dang Khoi Le, Xun Suir Joon Yong Yoon. Numerical investigation on the swirling vortical characteristics of a Stairmand cyclone separator with slotted vortex finder. Powder Technology. Volume 416, 15 February 2023, 118236. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118236
Ehsan Dehdarinejad, Morteza Bayareh. Performance analysis of а novel cyclone separator using RBFNN and MOPSO algorithms. Powder Technology. Volume 426, 1 August 2023, 118663. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118663
Lakhbir Singh Brar, Marek Wasilewski. Investigating the effects of temperature on the performance of novel cyclone separators using large-eddy simulation. Volume 416, 15 February 2023, 118213. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.118213
Marek Wasilewski, Lakhbir Singh Brar. Performance analysis of the cyclone separator with а novel clean air inlet installed on the roof surface. Powder Technology. Volume 428, 1 October 2023, 118849. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118849
Teng Li, Zhiqian Sun, Kun Geng, Mingze Sun, Zhenbo Wang. Numerical analysis of а novel cascading gas liquid cyclone separator. Chemical Engineering Science. Volume 270, 15 April 2023, 118518. https://doi.org/10.1016/j.ces.2023.118518
Leilei Zhang, Yanxin Chen, Во Zhao, Minhui Dang, Yanfei Yao. Numerical simulation on structure optimization of escape-pipe of cyclone separator with downward outlet. Powder Technology. Volume 411, October 2022, 117588. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117588
Mohammed А. Elhashimi, Michelle Gee, Bahman Abbasi. Unconventional desalination: The use of cyclone separators in HDH desalination to achieve zero liquid discharge. Desalination. Volume 539, 1 October 2022, 115932. https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.115932
R. Vivek, Ѕ. Venkatesh, V. Manoj, Manoj Kumar, Mohanasundaram. А brief review on improving materials particulates using cyclone separator by geometrical and turbulence factors. Materials Today: Proceedings. Volume 69, Part 3, 2022, Pages 1076-1079. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.08.170
Ming Guo, Liu Yang, Hyungjoon Son, Dang Khoi Le, Sivakumar Manickam, Xun Sun, Joon Yong Yoon. An overview of novel geometrical modifications and optimizations of gas-particle cyclone separators. Separation and Purification Technology. Volume 329, 15 January 2024, 125136. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125136
В Gopalakrishnan, G Saravana Kumar, К Arul Prakash. Parametric analysis and optimization of gas-particle flow through axial cyclone separator: А numerical study. Advanced Powder Technology. Volume 34, Issue 2, February 2023, 103959. https://doi.org/10.1016/j.apt.2023.103959
Qiang-qiang Wang, Jia-qing Chen, Chun-sheng Wang, Yi-peng Ji, Chao Shang, Ming Zhang, Yi Shi, Guo- dong Ding. Design and performance study of а two-stage inline gas-liquid cyclone separator with large range of inlet gas volume fraction. Journal of Petroleum Science and Engineering. Volume 220, Part В, January 2023, 111218. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.111218
Hossein Fatahian, Esmaeel Fatahian, Rasool Erfani. Square Cyclone Separator: Performance Analysis Optimization and Operating Condition Variations CFD-DPM and Taguchi Method. Powder Technology. Volume 428, 1 October 2023, 118789. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118789.
Lehui Zhang, Junling Fan, Pan Zhang, Fei Gao, Guanghui Chen, Jianlong Li. Effect of local erosion on the Now field and separation performance of the cyclone separator. Powder Technology. Volume 413, January 2023, 118007. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.118007
Wansong Li, Zhiqiang Huang, Gang Li. Improvement of the cyclone separator performance by the wedge- shaped roof: A multi-objective optimization study”, Chemical Engineering Science. Volume 268, 15 March 2023, 118404. https://doi.org/10.1016/j.ces.2022.118404
Rajdeep Sardar, Jinho Oh, Mirae Kim, Jung-Eon Lee, Seungho Kim, Kyung Chun Kim. The effect of inlet velocity, gas temperature and particle size on the performance of double cyclone separator. Chemical Engineering and Processing Process Intensification. Volume 191, September 2023, 109469. https://doi.org/10.1016/j.cep.2023.109469
Satyanand Pandey, Lakhbir Singh Brar. Performance analysis of cyclone separators with bulged conical segment using large-eddy simulation. Powder Technology. Volume 425, 1 July 2023, 118584. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118584
Yuge Yao, Manxia Shang, Xiwei Ке, Zhong Huang, Tuo Zhou, Junfu Lyu. Effects of the inlet particle spatial distribution on the performance of а gas-solid cyclone separator. Particuology. Volume 85, February 2024, Pages 133-145. https://doi.org/10.1016/j.partic.2023.03.024
Xuliang Yang, Jintao Yang, Songbo Wang, Yuemin Zhao. Effects of operational and geometrical parameters on velocity distribution and micron mineral powders classification in cyclone separators. Powder Technology. Volume 407, July 2022, 117609. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117609
Zhu-Wei Gao, Zhong-Xin Liu, Yao-Dong Wei, Cheng-Xin Li, Shi-Hao Wang, Xin-Yu Qi, Wei Huang. Numeйcal analysis on the influence of vortex motion in а reverse Stairmand cyclone separator by using LES model. Petroleum Science. Volume 19, Issue 2, April 2022, Pages 848-860. https://doi.org/10.1016/j.petsci.2021.11.009
В. Wang, D.L. Xu, K.W. Chu, А.В. Yu. Numerical study of gas-solid flow in а cyclone separator. Applied Mathematical Modelling. Volume 30, Issue 11, November 2006, Pages 1326-1342. https://doi.org/10.1016/j.apm.2006.03.011
Farzad Parvaz, Seyyed Hossein Hosseini, Khairy Elsayed, Goodarz Ahmadi. Numerical investigation of effects of inner cone on flow field, performance and erosion rate of cyclone separators. Separation and Purification Technology. Volume 201, 7 August 2018, Pages 223-237. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.03.001
Dang Khoi Le, Joon Yong Yoon. Numerical investigation on the performance and flow pattern of two novel innovaйve designs of four-inlet cyclone separator. Chemical Engineering and Processing Process Intensification. Volume 150, April 2020, 107867. https://doi.org/10.1016/j.cep.2020.107867
Haili Zhou, Zhanqi Ни, Qinglong Zhang, Qiang Wang, Xuan Lv. Numerical study on gas-solid flow characteristics of ultra-light particles in а cyclone separator. Powder Technology. Volume 344, 15 February 2019, Pages 784-796. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.12.054
Е. Balestrin, R.K. Decker, D. Noriler, J.C.S.C. Bastos, H.F. Meier. An alternative for the collection of small particles in cyclones: Experimental analysis and CFD modeling. Separation and Purification Technology. Volume 184, 31 August 2017, Pages 54-65. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.04.023
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Андрій Романович Степанюк, Ярослав Микитович Корнієнко, Андрій Валерійович Дмитрук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
